基于ZnO量子点的纳米带异质结可控制备与光学性能研究

摘要

本论文采用热蒸发法成功制备出了ZnO/CuO量子点纳米带异质结、ZnO量子点/SnO2纳米带异质结材料。我们借助扫描电镜（SEM）、X射线衍射（XRD）、透射电镜（TEM）、能谱分析仪（EDS)对材料进行表征。借助拉曼光谱（Ramam）、光致发光（PL）、对材料进行光学性质研究。并对影响ZnO量子点在CuO纳米带上生长的条件，CuO纳米带的形貌控制、SnO2纳米线的生长机制，ZnO/SnO2纳米线的生长机制等多个问题进行了研究。
　　1. ZnO/CuO纳米带点异质结的制备及光学特性研究
　　我们首先通过热蒸发法制备了CuO纳米带，找出了生长CuO纳米带的较优条件。再把制备出的CuO纳米带浸泡在乙酸锌溶液中，使乙酸锌薄膜包裹在CuO纳米线上，待干燥后放入管式炉中退火得到样品。经过改变不同条件后的多次实验，并把制备的样品通过XRD、FESEM和TEM进表征，我们发现了CuO纳米线上可控生长ZnO量子点的较佳条件为450℃，乙酸锌浓度0.37mol/L，气体流量200sccm，分解时间3h。在这几个条件下比较适合ZnO量子点在CuO纳米线上生长，且量子点在CuO纳米带上分布均匀，ZnO量子点的尺寸大约5-10nm，长出了比较理想的 ZnO/CuO纳米带异质结构。拉曼光谱（Ramam）测量发现在297.6cm-1、345.7cm-1、630.5cm-1、附近存在相应的拉曼频移峰。其中，297cm-1处的拉曼频移峰是单斜晶体CuO的特征峰，对应单斜相A2/B2的晶格振动模式，345.7cm-1处的拉曼峰是ZnO量子点对应的A1/E1纵向（LO）模，630.5cm-1处的拉曼振动是红外活性模式，对应着氧缺陷激发发光模式。
　　2.热蒸发法制备ZnO/SnO2量子点/纳米带及其光学特性研究
　　采取二步法在SnO2纳米带上浸泡乙酸锌，再退火加热得到ZnO/SnO2量子点/纳米带异质结，通过PL和Ramam研究了纯SnO2纳米带、ZnO/SnO2量子点/纳米带的光学性能。发现纯SnO2纳米带的PL谱的两个卷积子带分别位于613nm、727nm。SnO2/ZnO异质结构的PL谱通过高斯拟合后，两个卷积子带分别位于636.6nm，840.8nm。这是由于ZnO量子点改变了SnO2纳米带的带隙，发生了红移现象。

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第1章 绪 论

1.1 引言

1.2 ZnO量子点纳米材料的基本性质及应用

1.3 量子点/纳米带异质结材料的研究及应用

1.4 量子点异质结纳米带界面的光学性质研究现状

1.5 ZnO量子点/纳米带异质结的制备方案研究

1.6 氧化铜纳米带的制备及表征

1.7 SnO2纳米材料的制备和表征

1.8 异质结纳米材料的表征及光学分析

1.9选题意义和目的及研究的主要内容

第2章 ZnO/CuO纳米带的热蒸发法制备以及光学特性

2.1 引言

2.2制备ZnO/CuO量子点异质结的实验部分

2.3 反应温度和反应时间对CuO纳米带的影响

2.4 反应温度和反应时间对CuO上生长ZnO量子点的形貌影响

2.5乙酸锌浓度对量子点的影响

2.6气体流量对ZnO量子点生长的影响

2.7 ZnO/CuO量子点异质结的表征分析

2.8生长机理

2.9 讨论分析

2.10结论

第3章 热蒸发法制备ZnO/SnO2纳米带及光学特性研究

3.1引言

3.2实验部分

3.3 SnO2纳米线的表征分析

3.4 超细SnO2纳米线的生长机制

3.5 SnO2/ZnO量子点异质结的表征与光学特性分析

3.3结论与分析

第4章 全文总结与展望

4.1 总结

4.2 展望

参考文献

发表论文和参加科研情况说明

致谢

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